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2021-2022年人教版(2019)高中物理必修一力学重点难点易错点高频必刷高分考点经典题——正交分解法、整体法和隔离法

doc 2022-01-12 09:01:13 9页
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正交分解法、整体法和隔离法1.质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s。耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变。求:  (1)拖拉机的加速度大小。  (2)拖拉机对连接杆的拉力大小。   2.如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动.经过0.5m,速度由0.6m/s变为0.4m/s,  已知物体与桌面间的动摩擦因数=0.1,求作用力F的大小。3.质量为m的物体放在倾角为的斜面上,物体和斜面的动摩擦因数为,如沿水平方向加一个力F,使物体沿斜面向上以加速度做匀加速直线运动(如图所示),则F为多少?                    4.如图(a)质量m=1kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示。求:  (1)物体与斜面间的动摩擦因数;  (2)比例系数k。  (,)9 5.如图所示,电梯与水平面间夹角为,当电梯加速向上运动时,人对梯面的压力是其重力的6/5,人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?            6.某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角,使飞行器恰沿与水平方向成角的直线斜向右上方匀加速飞行。经时间后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计。  求:(1)时刻飞行器的速率;    (2)整个过程中飞行器离地的最大高度。   7.如图所示,一箱苹果沿着倾角为θ的光滑斜面加速下滑,在箱子正中央夹有一只质量为m的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向是( )A.沿斜面向上     B.沿斜面向下  C.垂直斜面向上    D.竖直向上8.如图所示,质量为0.2kg的小球A用细绳悬挂于车顶板的O点,当小车在外力作用下沿倾角为30°的斜面向上做匀加速直线运动时,球A的悬线恰好与竖直方向成30°夹角。g=10m/s2,求:  (1)小车沿斜面向上运动的加速度多大?  (2)悬线对球A的拉力是多大?  (3)若以(1)问中的加速度向下匀加速,则细绳与竖直方向夹角θ=?9.如图所示,一质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为θ=53o的斜面上,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦。求下列几种情况下下,绳对球的拉力T:  (1)斜面以的加速度水平向右做加速运动;  (2)斜面以的加速度水平向右做加速运动;  (3)斜面以的加速度水平向右做减速运动;9 10.质量为M的拖拉机拉着耙来耙地,由静止开始做匀加速直线运动,在时间t内前进的距离为s。耙地时,拖拉机受到的牵引力恒为F,受到地面的阻力为自重的k倍,所受阻力恒定,连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变。求:  (1)拖拉机的加速度大小。  (2)拖拉机对连接杆的拉力大小。  (3)时间t内拖拉机对耙做的功。11.如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动.经过0.5m,速度由0.6m/s变为0.4m/s,  已知物体与桌面间的动摩擦因数=0.1,求作用力F的大小。12.质量为m的物体放在倾角为的斜面上,物体和斜面的动摩擦因数为,如沿水平方向加一个力F,使物体沿斜面向上以加速度做匀加速直线运动(如图所示),则F为多少?13.质量为m的物体放在倾角为的斜面上,物体和斜面的动摩擦因数为,如沿水平方向加一个力F,使物体沿斜面向上以加速度做匀加速直线运动(如图所示),则F为多少?                14.如图(a)质量m=1kg的物体沿倾角θ=37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动,风对物体的作用力沿水平方向向右,其大小与风速v成正比,比例系数用k表示,物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示。求:  (1)物体与斜面间的动摩擦因数;  (2)比例系数k。  (,)9 15.如图所示,电梯与水平面间夹角为,当电梯加速向上运动时,人对梯面的压力是其重力的6/5,人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?16.某科研单位设计了一空间飞行器,飞行器从地面起飞时,发动机提供的动力方向与水平方向夹角,使飞行器恰沿与水平方向成角的直线斜向右上方匀加速飞行。经时间后,将动力的方向沿逆时针旋转60°同时适当调节其大小,使飞行器依然可以沿原方向匀减速飞行,飞行器所受空气阻力不计。  求:(1)时刻飞行器的速率;    (2)整个过程中飞行器离地的最大高度。    17.如图所示,一箱苹果沿着倾角为θ的光滑斜面加速下滑,在箱子正中央夹有一只质量为m的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向是( )A.沿斜面向上     B.沿斜面向下  C.垂直斜面向上    D.竖直向上18.如图所示,质量为0.2kg的小球A用细绳悬挂于车顶板的O点,当小车在外力作用下沿倾角为30°的斜面向上做匀加速直线运动时,球A的悬线恰好与竖直方向成30°夹角。g=10m/s2,求:  (1)小车沿斜面向上运动的加速度多大?  (2)悬线对球A的拉力是多大?  (3)若以(1)问中的加速度向下匀加速,则细绳与竖直方向夹角θ=?19.如图所示,一质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为θ=53o的斜面上,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦。求下列几种情况下下,绳对球的拉力T:  (1)斜面以的加速度水平向右做加速运动;  (2)斜面以的加速度水平向右做加速运动;  (3)斜面以的加速度水平向右做减速运动; 9 答案与解析【答案】10.(1) (2) (3)  【解析】(1)拖拉机在时间t内匀加速前进s,根据位移公式    ①  变形得 ②  (2)要求拖拉机对连接杆的拉力,必须隔离拖拉机,对拖拉机进行受力分析,  拖拉机受到牵引力、支持力、重力、地面阻力和连杆拉力T,  根据牛顿第二定律   ③  联立②③变形得   ④  根据牛顿第三定律连杆对耙的反作用力为   ⑤  拖拉机对耙做的功:  ⑥  联立④⑤解得 ⑦13  【解析】本题将力沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向分解,分别利用两个方向的合力与加速度的关系列方程。  (1)受力分析:物体受四个力作用:推力F、重力mg、支持力,摩擦力。  (2)建立坐标:以加速度方向即沿斜向上为x轴正向,分解F和mg(如图所示):  (3)建立方程并求解  x方向:  y方向:     三式联立求解得14.答案与解析  【答案】(1) (2)  【解析】(1)对初始时刻:   ①  由图读出 代入①式,解得:;  (2)对末时刻加速度为零:   ②  又   由图得出此时  代入②式解得:。15.  【答案】9   【解析】对人受力分析:重力,支持力,摩擦力(摩擦力方向一定与接触面平行,由加速度的方向推知水平向右)。  建立直角坐标系:取水平向右(即F的方向)  为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向(如图),  此时只需分解加速度,  其中 (如图所示)根据牛顿第二定律有  x方向:   ①  y方向: ②  又 ③ 解①②③得 。16. 【答案】(1) (2)  【解析】(1)沿运动方向和垂直运动方向建立坐标系  沿运动方向: (1)  垂直运动方向:  (2)  解(1)(2)得    时刻飞行器的速度    得  (2)逆转后  垂直运动方向:  (3)  沿运动方向:  (4)  求得    经过时间 速度减为零  求得  离地最大高度:     17.答案与解析  【答案】C  作出力的平行四边形分析F的方向,  垂直斜面向上。9                       18.答案与解析  【答案】(1) (2) (3)600;  【解析】解法一:用正交分解法求解  (1)(2)A受两个力:重力mg、绳子的拉力T,根据牛顿第二定律列出方程  沿斜面方向: (1)  垂直于斜面方向:   (2)  解得,  解法二:用合成法求解  小球只受两个力作用且二力不平衡,满足合成法的条件。拉力与  竖直方向成角,合力方向沿斜面与水平面夹角也为角,合力大小为,如图,三角形为等腰三角形,所以:,  。  由几何关系得拉力   (3)用合成法求解  小车匀加速向下运动,小球向上摆动,设细线与竖直方向夹角  为,竖直向下的重力加速度为g,沿斜面向下的加速度为  g,从图中几何关系可看出二者的夹角为,则细线的  方向与它二者构成一个等边三角形,即细线与竖直方向夹角。  【点评】物体只受两个力作用且二力不平衡问题往往已知合力方向,关键是正确做出力的平行四边形。19.  【答案】(1)(2)   (3)  【解析】斜面由静止向右加速运动过程中,当较小时,小球受到三个力作用,此时细绳平行于斜面;当增大时,斜面对小球的支持力将会减小,当增大到某一值时,斜面对小球的支持力为零;若继续增大,小球将会“飞离”斜面,此时绳与水平方向的夹角将会大于θ角。而题中给出的斜面向右的加速度,到底属于上述哪一种情况,必须先假定小球能够脱离斜面,然后求出小球刚刚脱离斜面的临界加速度才能断定。                         设小球刚刚脱离斜面时斜面向右的加速度为9 ,此时斜面对小球的支持力恰好为零,小球只受到重力和细绳的拉力,且细绳仍然与斜面平行。对小球受力分析如图所示。   代入数据解得:  (1)斜面以的加速度水平向右做加速运动,,小球没有离开斜面,  小球受力:重力,支持力,绳拉力,进行正交分解,  水平方向:   竖直方向:     解得;  (2)因为,所以小球已离开斜面,斜面的支持力,由受力分析可知,细绳的拉力为 (图中)    此时细绳拉力与水平方向的夹角为   (3)斜面以10m/s2的加速度水平向右做减速运动,加速度方向向左,与向左加速运动一样,当加速度达到某一临界值时,绳子的拉力为零,作出力的平行四边形,合力向左,重力竖直向下,为绳子拉力为零的临界加速度  ,所以绳子有拉力。  小球受力:重力,支持力,绳拉力,进行正交分解,  水平方向:  竖直方向:    解得。   解法二:采用分解加速度的方式  方向:  所以   9   在针对两个未知力垂直时比较简捷,细节是对加速度要进行分解。  【点评】这是一道很难的例题,涉及到应用牛顿第二定律解决临界问题,临界条件要判断正确。熟练应用正交分解,对只有两个力,二力不平衡时应用平行四边形定则求解较简捷,在针对两个未知力垂直时采用分解加速度的方式求解比较简捷,简化了运算,解题速度快。9

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